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第10章串行通信

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单片机原理_第10章 MCS-51系统的串行接口(教学PPT)

单片机原理_第10章 MCS-51系统的串行接口(教学PPT)
第十章 MCS-51单片机的串行接口
1
10.1 串行通信基础知识
通信的基本方式
• 并行通信：各位数据同时传送。
• 串行通信：数据一位位按顺序传送。
串行接口
2
10.1.1 串行通信的两种基本方式
1. 异步传送方式
收发双方有各自的时钟源控制字符发送 和接收，数据以一个字(字符)为传送单位， 它们在线路上传送不连续。异步传送时， 发送方能采用两种方式传送，即各个字符
2. 数据输入(接收)
当REN=1、SM0=0、SM1=1，并检测到 起始位后，由移位脉冲控制接收数据。当满 足条件：

RI=0； 收到停止位为“1”或SM2=0时，8位数据送 入SBUF，停止位进入RB8，置位中断标志RI。 如果两个条件不满足，数据将丢失。
串行接口
38
串行口方式1的时序
串行接口
串行接口
34
方式0：移位寄存器输入/输出方式
(1) 数据输出(发送) 数据写入SBUF后，数据在移位脉冲(TXD) 控制下， 由RXD端逐位移入74LS164。当8位数据全部移出后， TI由硬件置位，发生中断请求。若CPU响应中断，则 从0023H单元开始执行串行口中断服务程序，数据由 74LS164并行输出。
串行接口

MOV SCON, #80H
方式2：11(9)位异步发送/接收方式
REN=1、SM0=1、SM1=0时，串口以 方式2接收数据。当满足条件：

RI=0，SM2=0 ；
或收到的第9位数据为“1”。
8位数据送入SBUF，第9位数据进入 RB8，置位RI。如果条件不满足，数据将 丢失。
串行接口
串行接口
10
串行通信的基础知识

串行通信ppt课件

串行通信ppt课件
18
第10章 串行通信
（2）起始位的检测
必须确定起始位才能开始接收数据，即实现位同步。 数据接收时钟RCLK使用16倍波特率的时钟信号。接收器 用RCLK检测到串行数据输入引脚SIN由高电平变低后，连续 测试8个RCLK时钟周期，若采样到的都是低电平，则确认为 起始位。 确认了起始位后每隔16个RCLK时钟周期对SIN输入的数据 位进行采样一次，直至规定的数据格式结束。
10
第10章 串行通信
TxD 发送数据——串行数据的发送端。 RxD 接收数据——串行数据的接收端。 GND 信号地——为所有的信号提供一个公共的参考电平 RTS 请求发送——当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的 RTS信号，用于通知数据通信设备准备接收数据。 CTS 清除发送——当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送 数据时，发出CTS有效信号来响应RTS信号。 DTR 数据终端准备好——通常当数据终端设备一加电，该信号就有效， 表明数据终端设备准备就绪。 DSR 数据装置准备好——通常表示数据通信设备(即数据装置)已接通 电源连到通信线路上，并处于数据传输方式，而不是处于测试方式或 断开状态。 CD 载波检测——当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，就 从该引脚向数据终端设备提供有效信号。该引脚缩写为DCD。 RI 振铃指示——当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚 信号作为电话铃响的指示，保持有效。
16
第10章 串行通信
2．结构
其中寄存器： THR、TSR RBR、RSR LCR LSR DLH DLL MCR MSR IER IIR
17
第10章 串行通信
（1）串行数据的发送
CPU送来的并行数据存在发送保持寄存器THR中。 只要发送移位寄存器TSR中没有正在发送的数据， 发送保持寄存器的数据就送入TSR 。 与此同时，8250按照编程规定的起止式字符格式， 加入起始位、奇偶校验位和停止位，从串行数据输 出引脚SOUT逐位输出。 因为THR、TSR采用双缓冲寄存器结构，所以在 TSR进行串行发送的同时，CPU可以向8250提供下 一个发送数据到THR，这样可以保证数据的连续发 送。

第10章作业与答案

第10章作业与答案

习题一、选择题1.在异步串行通信中，收发双方必须保持________。

A.收发时钟相同B.停止位相同C.数据格式和波特率相同D.以上都正确答案：C2.同步通信过程中，通信双方依靠_____进行同步。

A.起始位B.同步字符C.命令字D.停止位答案：B3.8251A收、发串行数据的波特率_______。

A.可由编程设置B.等于CLK输入的基准时钟频率的16倍C.等于CLK输入的基准时钟频率的1/16D.等于CLK输入的基准时钟频率答案：A4.8251A以异步通信方式工作，设波特率因子为16，字符长度为8位，奇校验，停止位为2位，每秒种可传输200个字符，则它的传输速率和收发时钟信号频率分别是______（bps，kHz）。

A.200，200B.2200，38.4C.2400，38.4D.200，38.4答案：C5.DMA用于传送_____之间的大量数据。

A.CPU与存储器B.存储器与外设C.CPU与外设D.寄存器与存储器答案：B6.在微机系统中采用DMA方式传输数据时，数据传送是______。

A.由CPU控制完成的B.由执行程序（软件）完成C.由DMAC发出的控制信号控制完成的D.由总线控制器发出的控制信号控制完成的答案：C7.当8086/8088CPU响应DMA设备的HOLD请求后，CPU将______。

A.转入特殊的中断服务程序B.进入等待周期C.接受外部数据D.放弃对总线的控制权答案：D8.在DMA方式下，将内存数据送到外设的路径是_______。

A.CPU→DMAC→外设B.内存→数据总线→外设C.内存→CPU→总线→外设D.内存→DMAC→数据总线→外设答案：B9.在DMA方式下，CPU与总线的关系是______。

A.只能控制地址总线B.相互成隔离状态C.只能控制数据线D.相互成短接状态答案：B10.采用DMA方式传送时，每传送一个数据要占用______时间。

A.一个指令周期B.一个机器周期C.一个存储周期D.一个总线时钟周期答案：C二、填空题1.异步串行通信没有数据传送时，发送方应发送______信号；串行同步通信没有数据传送时，发送方应发送_____信号。

第十章 串口选择题

第十章 串口选择题

一、选择题1.设串行异步通信的数据格式是：1个起始位，7个数据位，1个校验位，1个停止位，若传输率为1200，则每秒钟传输的最大字符数为( C)。

（A）10个（B）110个（C）120个（D）240个2.在数据传输率相同的情况下，同步字符传输的速度要高于异步字符传输，其原因是(D )。

（A）字符间无间隔（B）双方通信同步（C）发生错误的概率少（D）附加的辅助信息总量少3.异步串行通信中，收发双方必须保持（C ）。

（A）收发时钟相同（B）停止位相同（C）数据格式和波特率相同（D.以上都正确4.在数据传输率相同的情况下，同步传输率高于异步传输速率的原因是（A ）。

（A）附加的冗余信息量少（B）发生错误的概率小（C）字符或组成传送，间隔少（D）由于采用CRC循环码校验5．用REPE SCASB指令对字符串进行扫描，如CX= 0时，扫描结束，那么表示（D）。

（A）在字符串中遇上第一个AL中指定的字符（B）在字符串中有一个AL中指定的字符（C）在字符串中有一个不是AL中指定的字符（D）在字符串中遇上第一个不是AL中指令的字符6．intel公司生产的用于数据串行传送的可编程接口芯片是（D）。

（A）8259 （B）8237 （C）8255 （D）82517．在异步通信方式中，通常采用（B ）来校验错误。

（A）循环冗余校验码（B）奇、偶校验码（C）海明校验码（D）多种校验方式的组合8．intel 8251A的TxD、RxD引脚的信号电平符合（B）。

（A）DTL标准（B）TTL标准（C）HTL标准（D）RS-232C标准9.8251的方式字（模式字）的作用是( C )。

（A）决定8251的通信方式（B）决定8251的数据传送方向（C）决定8251的通信方式和数据格式（D）以上三种都不对10.异步传送中，CPU了解8251A是否接收好一个字符数据的方法是（D ）。

（A）CPU响应8251A的中断请求（B）CPU通过查询请求信号RTS（C）CPU通过程序查询RxD接收线状态（D）CPU通过程序查询RxRDY信号状态11．传送ASCII码时D7位为校验位，若采用偶校验，传送字符4的ASCII码34H时的编码为（A）。

单片机串型通信

单片机串型通信

单片机串型通信是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。

一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式就称为串行通讯。

串行通讯的特点是：数据位的传送，按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。

串行通讯的距离可以从几米到几千米；根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

数字信号处理第10章数字信号处理的硬件实现

数字信号处理第10章数字信号处理的硬件实现

第10章 数0章 数字信号处理的硬件实现 配有专用的硬件乘法-累加器。 为了适应数字信号处理的需要, 当前的DSP芯片都配有专用的 硬件乘法-累加器, 可在一个周期内完成一次乘法和一次累加 操作, 从而可实现数据的乘法和累加操作。例如, 可实现卷 积计算、FIR和IIR滤波、FFT变换等专用信号的处理。 有丰富的片内外设资源。 为了方便数据的读、写及与片外设备的通信, DSP芯片上一般 都集成有DMA控制器, 同时片上还集成有串行通信 口、定时器及中断处理器等。由于DSP通常具有较高的速度, 外设的速度相对较慢, 因此片上还集成有和不同速度存储器 相连接的硬件和软件等待状态发生器。
第10章 数字信号处理的硬件实现 图 10.1.4 数的表示
第10章 数字信号处理的硬件实现
图10.1.4中, s是符号位, 为第31位。s=0表示正数, s=1 表示负数。对定点制, 一个数x可表示为
x=(－1)s×.f f为第0位至第30位, 共31位, 至于小数点在什么位置, 由 使用者指定。例如, 一个正的十六进制数40000000H, 若小数 点在第0位后面, 则x=1 073 741 824, 这时表示的数最大, 但 “分辨率”为1；若小数点在第31位后面, 则x=0.5, 表示 的数最小, “分辨率”为 1/231。若小数点在其它位置, 同 一个十六进数将又会是另一个十进制数。总之, 在定点制 中, 小数点越靠近高位, 能表示的数的范围越小, 但精度越高 ； 反之, 小数点越靠近低位, 能表示的数的范围越大, 但精 度 越低。
第10章 数字信号处理的硬件实现 3. 定点与浮点DSP 按计算机中数的表示方式, DSP可分为定点和浮点两种。早期的 DSP大都为定点的, 一般为16 bit或32 bit。采用定点数来实现 数值运算时, 其操作数大都采用整型数来表示。整 型数的大小 取决于所用的字长, 字的位数越多, 所能表示的 数的范围越大 。例如, 对16 bit字长, 其表示的数的最大范 围是－32 768～ 32 767。在运算过程中, 如果两个数的和或积超过这一范围, 就要产生数据的溢出, 从而带来较大的误差。当然, 定点DSP也 可以实现小数运算, 不过小数点的位置是 由编程人员指定的。一个32 bit定点制格式如图10.1.4(a)所示 与此相对应, IEEE754标准定义的单精度浮点格式如图 10.1.4(b)所示。

第10章串行通信的工作原理与应用

第10章串行通信的工作原理与应用

10.2.1 方式0
1．方式0输出 方式0的发送时序见图10-5。
图10-5 方式0发送时序
10.2.1 方式0
1．方式0输出
（2）方式0输出的应用案例 典型应用是串口外接串行输入/并行输出的同步移位寄 存器74LS164，实现并行端口的扩展。 图10-6为串口方式0，通过74LS164输出控制8个外接 LED发光二极管亮灭的接口电路。当串口设置在方式0输出 时，串行数据由RXD端（P3.0）送出，移位脉冲由TXD端 （P3.1）送出。在移位脉冲的作用下，串行口发送缓冲器的 数据逐位地从RXD端串行地移入74LS164中。
10.1.5 特殊功能寄存器PCON
例如，方式1的波特率计算公式为
当SMOD=1时，比SMOD=0时波特率加倍，所以也称 SMOD位为波特率倍增位。
10.1 串行口结构
10.2 串行口的4种工作方式
CONTENTS
目
10.3 波特率的制定方法
录
10.4 串行口应用设计案例
10.2.1 方式0
方式0为同步移位寄存器输入/输出方式。该方式并不用 于两个AT89S51单片机间的异步串行通信，而是用于外接移 位寄存器，用来扩展并行I/O口。
if(nSendByte==0)
nSendByte=1;
//点亮数据是否左移8次？是，重新送点亮数据
SBUF=nSendByte; }
// 向74LS164串行发送点亮数据
TI=0;
RI=0;
}
10.2.1 方式0
1．方式0输出
程序说明：
01 程序中定义了全局变量nSendByte，以便在中断服务程
第10章
串行口的工作原理及应用
单片机原理及接口技术（C51编程）（第2版）

第十章 串行通信

第十章 串行通信

A机 2 TXD 3 RXD 7 2 3 7
B机 TXD RXD
4 5 6 20
4 5 6 20
2.远距离连接（>15m） 1）需用MODEM和专用电话线 2）需用2～9条信号线（在接口与MODEM之间）
计 算 机 口 TXD 2 RD X RTS ┇ CTS DSR SG DCD 调 制 解 调 器 调 制 解 调 器 TXD RXD RTS CTS DSR SG DCD 2 终 ┇ 端
三、RS-485接口标准 三、RS-485接口标准
1.特点： 1.特点： （1）兼容RS-422A，扩展RS-422A的功能； ）兼容RS-422A，扩展RS-422A的功能； （2）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器 驱动多个接收器，多达32个收/ 驱动多个接收器，多达32个收/发器； （3）搞干扰能力强，传送距离远，传输速率高。 数传率：100Kbps 数传率：100Kbps <1.2Km 不用MODEM 不用MODEM 9.6Kbps <15Km 10Mbps <15m
2、串行同步通讯：以数据块为信息单位传送。数据块内是同步的。
SYN SYN SOH 标题 STX
数据块 ETB/ETX 块校验
串行异步通信协议
1.格式 ①每个字符总是以起始位开始（“0”），以停止位（“1”）结 束。 ②字符之间没有时间间隔要求 ③字符后一位校验位（可没有）
1 0 1 0 0 起始位 0 低 数据位
3.全双工(Full Duplex） 数据的发送和接收分别由两根可以在两个不同的站点同 时发送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一时刻 进行发送和接收操作，选择的传送方式称为全双工制。
A站 发送器 接收器
B站 发送器 接收器

第10章8251A

第10章8251A

图10.4 8251A内部结构框图
D2 D3 RXD GND
D4 D5 D6 D7 TXC WR
CS
C/D
RD
RXRDY
1
28
2
27
3
26
4
25
5
24
6
23
7 8251A 22
8
21
9
20
10
19
11
18
12
17
13
16
14
15
D1 D0 VCC RXC DTR
RTS
DSR
RESET
CLK
TXD TXEMPTY CTS
1: 接收允许 0: 屏蔽
0: 屏蔽
图10.10 8251A的控制字格式
四、状态字
CPU向8251A发送各种操作命令，许多时候是依据8251A当前 的运行状态决定的。CPU可在8251A工作过程中利用IN指令读取 当前8251A的状态字，以控制CPU与8251A之间的数据交换。状 态字的格式如图10.11所示。
0
CPU由8251A输入数据
0
CPU向8251A输出数据
1
CPU读取8251A的状态
1
CPU向8251A写入控制命令
五、调制解调器控制电路
利用8251A进行远距离通信时，发送方要通过调制解调器将 输出的串行数字信号变为模拟信号，再发送出去。接收方也必
须将模拟信号经过调制解调器变为数字信号，才能由串行接口
10位/字符×120字符/秒=1200位/秒=1200波特 传送每位信息所占用的时间为： 1秒/1200=0.833 毫秒
10.1.4 串行接口芯片UART和USART 常用的通用串行接口芯片有两类，一种是仅用于异步通信的

PIC18F452单片机原理及编程实践(第十章)PIC 18串行接口的汇编和C编程

PIC18F452单片机原理及编程实践(第十章)PIC 18串行接口的汇编和C编程

计算机内部的数据是按字节存储、运算的； 计算机与外部设备之间的数据传输从理论上讲：采用并 行方式是效率最高的，因为并行传输数据的速度快； 如果两套设备之间距离变长，则不得不考虑下列因素： 数据传输设备的成本：并行设备至少要8条以上的线； 随着距离的加长，信号幅值将要衰减、干扰信号的影响 将显著增加。 因此长距离通信采用串行传输方式必然结果。
第十章 PIC 18串行接口的汇编和C编程

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
本章内容： 串行通信和并行通信，串行通信的优点； 串行通信的协议； 同步串行和异步串行； 半双工和全双工传输； 数据帧格式； 串行数据传输速度和波特率，PIC18的波特率； RS-232标准及MAX232芯片的应用； PIC18串行通信的特征以及相关的寄存器； 使用汇编和C语言对PIC18串行口的编程。
RS232 电平
TX RX
MAX232
MAX232
RX TX
PIC18甲乙两地之间远距离通讯（RS-232电平）
TX RX MAX232 PC机 COM1,COM2
PIC18与PC机之间的数据通讯（RS-232电平）
2017/8/29 14
10.2.1 PIC18的串行接口模块

1. 2.
具备同步、异步的全双工的功能模块； 在PIC18单片机中有两个引脚是用于串行通信的： RX --- 串行数据接收端（RC7）； TX --- 串行数据发送端（RC6）。 当使能串口模块时要通过TRISC的相关位的引脚方向进 行设置（BCF TRISC,6 和 BSF TRISC,7）。 主要的相关SFR寄存器： SPBGR：波特率寄存器）； TXSTA、 RCSTA：发送状态、接收状态寄存器； TXREG、RCREG：发送数据、接收数据缓冲器。

串口通信的概念和原理

串口通信的概念和原理

串口通信的概念和原理
串口通信是一种用于数据传输的通信方式，通常用于计算机与外部设备之间的数据交换。

串口通信基于串行传输的原理，即将数据位按照顺序一个一个地发送或接收。

串口通信的原理主要涉及以下几个方面：
1. 串行传输，串口通信采用串行传输方式，即将数据位按照顺序一个一个地发送或接收。

与并行传输相比，串行传输只需要一根传输线，节省了硬件成本。

2. 通信协议，串口通信需要定义一套通信协议，以规定数据的格式、传输速率、校验方式等。

常见的串口通信协议包括RS-232、RS-485、UART等。

3. 传输速率，串口通信的传输速率用波特率（Baud Rate）来表示，表示每秒传输的比特数。

波特率越高，传输速度越快，但也会增加传输错误的可能性。

4. 数据帧，串口通信将数据划分为多个数据帧进行传输。

每个
数据帧包含起始位、数据位、校验位和停止位等。

起始位标识数据帧的开始，停止位标识数据帧的结束，校验位用于验证数据的正确性。

5. 硬件接口，串口通信需要通过串口接口连接计算机和外部设备。

常见的串口接口有RS-232和RS-485等，它们定义了物理连接的规范和电气特性。

总结起来，串口通信是一种基于串行传输的通信方式，通过定义通信协议、设置传输速率和使用数据帧等技术手段，实现计算机与外部设备之间的数据交换。

第10章K60的CAN总线开发方法

第10章K60的CAN总线开发方法

第10章K60的CAN总线开发⽅法第10章K60的CAN总线开发⽅法本章导读：CAN总线是⼀种应⽤⼴泛的串⾏通信协议之⼀，主要应⽤于对数据完整性有严格需求的汽车电⼦和⼯业控制领域。

由于CAN总线具有差分接收与发送的特点，使其在抗⼲扰以及错误检测等⽅⾯的性能⼤⼤提⾼，成为了诸多⼯业测控领域中⾸选的现场总线。

本章主要知识点有①CAN总线的通⽤知识；②CAN 总线基本的硬件连接与技术特点；③Kinetis系列中K60的FlexCAN模块介绍与编程要点；④FlexCAN驱动构件设计与实现；⑤CAN 驱动构件测试实例，包括回环测试和⾮回环测试。

10.1 CAN总线基础知识10. 1. 1 CAN总线协议的历史概况控制器局域⽹（Controller Area Network, CAN）,最早出现于20世纪80年代末，是德国Bosch公司为简化汽车电⼦中信号传输⽅式并减少⽇益增加的信号线⽽提出的。

CAN总线是⼀个单⼀的⽹络总线，所有的外围器件都可以挂接在该总线上。

1991年9⽉Bosch公司制定并发布了CAN技术规范Version2.0。

该技术规范包括A和B两部分，A部分给出了曾在CAN 技术规范Version1.2中定义的CAN报⽂格式，⽽B部分给出了标准的和扩展的两种报⽂格式。

为促进CAN技术的发展，1992年在欧洲成⽴了CiA (CAN in Automation)。

在CiA的努⼒推⼴下，CAN技术在汽车电⼦、电梯控制、安全监控、医疗仪器、船舶运输等⽅⾯均得到了⼴泛的应⽤，⽬前已经成为国际上应⽤最⼴泛的现场总线之⼀。

在CAN技术未得到⼴泛应⽤之前，在测控领域的通信⽅式选择中，⼤多数设计者采⽤RS-485作为通信总线。

但RS-485存在明显的缺点：⼀主多从、⽆冗余；数据通信为命令响应，传输率低；错误处理能⼒弱。

⽽CAN总线技术可以克服这些缺点。

CAN⽹络上的任何⼀个节点均可作为主节点主动地与其他节点交换数据；CAN⽹络节点的信息帧可以分出优先级，这为有实时性要求的控制提供了⽅便；CAN的物理层及数据链路层有独特的设计技术，使其在抗⼲扰以及错误检测等⽅⾯的性能⼤⼤提⾼。

通信原理第10章数据通信接口和设备

通信原理第10章数据通信接口和设备

HTTP协议支持多种请求方法， 如GET、POST、PUT、 DELETE等，用于获取、创建、 更新或删除资源。
FTP协议
FTP协议是用于文件传输的互联网标 准协议。
FTP协议支持匿名访问和用户认证两 种模式，提供文件传输的可靠性和安 全性。
FTP协议基于客户端/服务器模型，客 户端通过FTP客户端软件连接到FTP服 务器，进行文件的上传和下载。
TCP负责数据的可靠传输，通过建立连接、发送数据、确认接收、流量控制和错误 校验等功能，确保数据在网络中的可靠传输。
IP协议负责数据的路由，通过IP地址将数据从一个网络节点传送到另一个网络节点。
HTTP协议
HTTP协议是用于访问和传输网 页内容的互联网标准协议。
HTTP协议基于请求/响应模型， 客户端向服务器发送请求，服 务器返回响应。
Thunderbolt接口
高速数据传输接口
VS
Thunderbolt接口是一种基于PCIe 和DisplayPort技术的串行总线接口， 被广泛应用于高速数据传输和视频信 号传输。它使用双通道传输数据，支 持多种设备连接，最高传输速率可达 40Gbps。
03
数据通信设备
调制解调器
总结词
将数字信号转换为模拟信号或模拟信号转换为数字信号的设备
02
数据通信接口
RS-232接口
传统的串行通信接口
RS-232是一种标准的串行通信接口，被广泛应用于计算机和其他设备之间的通 信。它使用单根线来传输数据，支持全双工通信，最高传输速率可达20kbps。
USB接口
通用串行总线接口
USB接口是一种常用的串行通信接口，支持热插拔和即插即用。它可以连接多种设备，如鼠标、键盘、打印机等，最高传输 速率可达480Mbps。

ch10-MCS51串行通信

ch10-MCS51串行通信
17
串行口的结构
内部总线
接收、发送缓冲器SBUF在物理上是独立的，因此
可以进行全双工通信。虽然它们使用同一地址99H， 但发送缓冲器只能写入，不能读出，而接收缓冲器 18 只能读出，不能写入。
串行口的结构
内部总线
在接收时，串行数据通过引脚RXD（P3.0）进入。经移位寄
存器进入接收缓冲器SBUF，再由SBUF把数据输出到片内数据 总线上，构成了串行接收的双缓冲结构，以免在数据接收过程 中出现下一帧数据到来时，前一帧数据还没有读走而丢失，即 19 帧重叠错误。
这种方式不适用于两个MCS-51单片机间的通讯。
25
方式0输出（发送）
串行口作为并行输出口使用时，要有“串入 并出”的移位寄存器（例如CD4094或74LSl64、 74HCl64等）配合，其电路连接如下所示。
RxD TxD 8051 A B 74LS164 MR
CLK Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
35
方式1——8位异步串行通信方式
方式1接收（输入）
接收数据时，SCON的REN位应处于允许接收 状态（软件置REN=1）。在此前提下，串行口以 16倍波特率的速率采样RXD端，当采样到从“1” 向“0”状态跳变时，就认定是接收到起始位。随 后在移位脉冲的控制下，把接收到的数据位移入 接收寄存器中。直到停止位到来之后置位中断标 志RI，通知CPU从SBUF中取走接收到的一个字符。
29
机器周期 写SCON RxD TxD
00
01
02
03
04
05
06
07
RI
方式0接收时，串行控制寄存器SCON中的REN位为串行口 允许接收控制位。REN=1且接收中断标志位RI=0时，单片机内 部产生一个正脉冲，单片机开始接收数据。数据通过RxD(P3.0） 引脚输入数据，同时TxD（P3.1）为同步移位脉冲输出端。接 收器也以fosc/12的固定频率采样RxD引脚的数据信息，当单片 机接收完8位数据信息后，接收中断标志位RI置1，向CPU申请 中断，表示已经接收完一帧数据，开始准备接收下一组数据。 30

串行通信的基本概念

串行通信的基本概念

串行通信的基本概念000通过上一章的介绍，读者对我电子琴的设计已经有了完整的了解，下面我就对我的设计重要组成部分――串口通信模块UART作一下介绍。

首先我要简要介绍一下串口通信的一些概念和协议标准，然后再阐述我是如何用VHDL语言来实现串口通信模块设计的。

4.1串行通信的基本概念1.数据传送方式在串行通信中，数据在通信线路上的传送有三种方式:1)单工(Simplex)方式:数据只能按一个固定的方向传送。

2)半双工(Half-duplex)方式:数据可以分时在两个方向传输，但是不能同时双向传输。

3)全双工(Full-duplex)方式:数据可以同时在两个方向上传输。

2.波特率和收/发时钟1)波特率所谓波特率，系指单位时间内传送的二进制数据的位数，以位/秒为单位，所以有时也叫数据位率。

它是衡量串行数据传送速度快慢的重要指标和参量。

2)收/发时钟在串行通信中，无论是发送还是接收，都必须有时钟信号对传送的数据进行定位和同步控制。

通常收/发时钟频率与波特率之间有下列关系:收/发时钟频率=n×波特率一般n取1，16，32，64等。

对于异步通信，常采用n=16;对于同步通信，则必须取n=1。

3.误码率和串行通信中的差错控制1)误码率所谓误码率，是指数据经过传输后发生错误的位数(码元数)与总传输位数(总码元数)之比，其与通信线路质量、干扰大小及波特率等因素有关，一般要求误码率达到10-6数量级。

2)差错控制为了减小误码率，一方面要从硬件和软件两个面对通信系统进行可靠性设计，以达到尽量少出错的目的;另一方面就是对传输的信息采用一定的检错、纠错编码技术，以便发现和纠正传输过程中可能出现的差错。

常用的编码技术有:奇偶校验、循环冗余码校验、海明码校验、交叉奇偶校验等。

4.串行通信的基本方式串行通信的基本方式可分为两种:1)异步串行方式:通信的数据流中，字符间异步，字符内部各位间同步。

2)同步串行方式:通信的数据流中，字符间以及字符内部各位间都同步。

单片机原理及接口技术复习资料

单片机原理及接口技术复习资料

“单片机原理及接口技术”复习一、基本概念1、什么是单片机？答：单片机（Single-Chip-Microcomputer）又称单片微控制器，其基本结构是将微型计算机的基本功能部件：中央处理机（CPU）、存储器、输入接口、输出接口、定时器/计数器、中断系统等全部集成在一个半导体芯片上，因此，单片机其体积小、功耗低、价格低廉，且具有逻辑判断、定时计数、程序控制等多种功能。

2、 8051单片机内部包含哪些主要功能部件？答： 8051单片机内部由一个8位的CPU、一个4KB的ROM、一个128B的RAM、4个8位的I/O并行端口、一个串行口、两个16位定时/计数器及中断系统等组成。

3、 MCS-51单片机内部RAM可分为几个区？各区的主要作用是什么？内部数据存储器分为高、低128B两大部分。

低128B为RAM区，地址空间为00H～7FH，可分为：寄存器区、位寻址区、堆栈及数据存储区。

存放程序运算的中间结果、状态标志位等。

高128B为特殊功能寄存器（SFR）区，地址空间为80H～FFH，其中仅有21个字节单元是有定义的。

4、 MCS-51存储器结构的主要特点是什么？程序存储器和数据存储器各有何不同？MCS-51单片机的存储器结构与一般微机存储器的配置方法不同，把程序和数据的存储空间严格区分开。

数据存储器用于存放程序运算的中间结果、状态标志位等。

程序存储器用于存放已编制好的程序及程序中用到的常数。

5、MCS-51有哪几种寻址方式？答：MCS-51指令系统的寻址方式有以下7种：立即寻址方式、直接寻址方式、寄存器寻址方式、寄存器间接寻址方式、变址寻址方式、相对寻址和位地址。

6．编程实现：将单片机片内RAM区50H~59H中的数传送到单片机片外RAM区501H~50AH单元中。

(说明：要求用DJNZ指令循环实现。

)MOV DPTR，#501HMOV R0，#50HMOV R7，#10LOOP：MOV A，@R0MOVX @DPTR，AINC DPTRINC R0DJNZ R7，LOOPEND7．简述LED数码管静态显示和动态显示的各自特点。

嵌入式技术基础与实践复习题参考答案

嵌入式技术基础与实践复习题参考答案

嵌入式技术基础与实践（第二版）习题参考答案目录嵌入式技术基础与实践（第二版） (1)习题参考答案 (1)第 1 章概述习题参考答案. (2)第 2 章 FreescaleS08微控制器习题参考答案 (3)第 3 章第一个样例程序及工程组织习题参考答案. (4)第 5 章串行通信接口SCI 习题参考答案 (6)第 6 章 GPIO的应用实例—键盘、LED与 LCD习题参考答案 (9)第 7 章定时器模块习题参考答案 (10)第 8 章串行外设接口SPI 习题参考答案 (11)第 9 章 Flash 存储器在线编程习题参考答案 (13)第 1章概述习题参考答案1．嵌入式系统的基本含义是什么？为什么说单片机是典型的嵌入式系统？答：即 MCU的含义是：在一块芯片上集成了中央处理单元（ CPU）、存储器（ RAM/ROM等）、定时器 / 计数器及多种输入输出（ I/O ）接口的比较完整的数字处理系统。

大部分嵌入式系统以 MCU为核心进行设计。

MCU从体系结构到指令系统都是按照嵌入式系统的应用特点专门设计的，它能很好地满足应用系统的嵌入、面向测控对象、现场可靠运行等方面的要求。

因此以MCU为核心的系统是应用最广的嵌入式系统。

2．简述嵌入式系统的特点以及应用领域。

答：嵌入式系统属于计算机系统，但不单独以通用计算机的面目出现 ; 嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法 ; 使用 MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采用不同存储介质 ; 开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的知识 ; 嵌入式系统的其他特点 , 比如紧的资源，较高稳定性要求，低功耗，低成本等。

一般用于工业控制，智能家电，日常电子等领域。

4．比较 MCU与 CPU的区别与联系。

答： CPU是一个单独的PC处理器。

而MCU，则有微处理器，存储器（RAM/ROM等）、定时器 / 计数器及多种输入输出（I/O ）接口的比较完整的数字处理系统。

所以可以这么说，MCU是一个包含微处理器的嵌入式系统，而CPU紧紧是一个处理器而已。

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串行通信的异步传输模式
•以字符为基本通信单位 •起始位标志着每一个字符的开始 •停止位标志着每一个字符的结束
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串行通信的异步传输模式
平时通信线处于空闲状态（“1”状态），当有数据 发送时，发送方首先发一“0”，称为起始位；
接着发送数据位，数据位可有5~8位组成。 然后是校验位，校验分奇校验、偶校验、置0、置1、
31
例 ： 发 送 数 据 序 列 ： 1010001101 ， 生 成 多 项 式 ： 110101。发送数据序列*25：101000110100000
x5x4x2x0
1010001101 00000 -- 1
110101
010110 -- 7
0111011 -- 2
101100 -- 8
110101
在简单的控制系统中，大都采用异步方式。 在许多对数据交换量不大的系统，也采用异步方式。 数据通信系统中采用同步方式。
21
串行异步通信的传输制式
单工：仅在一个方向上的数据传送。 半双工：两个方向上交替地传送数据，同一时间
只能在一个方向上。 全双工：可在两个方向上同时传送数据。
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串行异步通信的同步
然后通信双方按照约定的波特率发送和采样对应数据 位。只要在一个字符传送期间，积累的误差不大于一 位数据传送时间。就不会发生错误。
因此，异步传输允许发送器和接收器不必用同一个时 钟，而是可以各有各的时钟（局部时钟），只要有同 一个标称频率即可，且对频率的精度要求也较低。
两次发送字符之间必须要有间隔时间（停止位），并 且每次字符传输，必须有一位同步信号（起始位）。
23
串行通信的校验----奇偶校验
在异步通信的格式中，可以包含一位校验位（奇、 偶校验）。
1. 设置为奇校验时，数据中1的个数加校验位之和为奇 数个1；
2. 设置为偶校验时，数据中1的个数与校验位之和为偶 数个1。
发、收双方按同样方式设置和进行校验，若二者不 一致，则说明传送过程中出现了差错。
7
串行通信的组成
并行接口，数据线越多，同时传送的数据位越多，但控 制（状态）线数量不变。
若将数据线减到最少（1根），表示状态与控制线不能 少，至少2根（单向）。
串行接口要解决的问题成为，如何取消状态与控制线。 只用一根数据线（和一根地线），就能完成数据传送， 协调传送过程。
串行数据通信没有控制线，所有通信控制信号也必须通 过这根信号线传送。
110101
0011101 -- 3
0110010 -- 9
111010 -- 4
110101
110101
0001110 -- 10
0011111 -- 5
发送序列：
111110 -- 6
1010001101 01110
110101
001011
32
接收端：1010001101 01110
串行异步通信根据传送的波特率确定发送时钟和接 收时钟的频率。传送数据中不包括时钟信号。双方 要事先约定好。
发送一位数据的时间由发送端的时钟决定，接收一 位数据的时间由接收端的时钟决定。
双方采用不同的时钟源，用起始位同步。 双方时钟频率不一定完全相同，并且一般相位也不
会同步，但只要两者在传送1个字符的时间内，误差 不超过传送一位时间，就可以正确通信。 由于这个特点，异步串行通信尽管效率不高，还是 获得了广泛的应用。
在接收端，对接收到的报文（包括帧检验序列），用 “生成多项式”再次进行整除，这个过程称为“校 验”。
“整除”采用按位除（不带进位）。
30
串行通信的校验----CRC码算法生成
1. 在数据报文后添入与CRC校验位数相同个0。 2. 根据数据的最高位的状态，若为1，进行异或运算；
若为0，不进行异或运算。然后将整个数据报文连 同添加的0一起左移一位。 3. 对剩余的报文继续第2步运算和左移过程，直到添 加的0也经异或运算完成。产生的余数即为生成的 CRC码，作为报文的添加字节，一起发送。
利用编码机制将时钟信息和数据放在一起发送给接收 端，以保证每一位的正确性。
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串行通信的同步传输模式
字符之间没有空隙，以连续的形式发送，每个时钟周 期发送一位数据。
数据信息后是错误校验字符（通常为两个字节）。 接收方在收到同步字符后立即按事先约定的长度(5、
6、7或8位)从二进制流中逐个提出字符。 同步通信采用的同步手段和同步字符的个数不同，存
据帧为单位。
27
串行通信的校验----CRC冗余校验
循环冗余码校验是目前一种最常用的，也是最有效的 差错检测编码。
对一个K比特的数据块（或称报文），发送方生成一 个N比特的序列，称为帧检验序列（FCS），这个序 列与原K比特的数据块组成一个长为K+N比特的新序 列（帧），一起发送。
当接收方收到这个K+N比特的新序列（帧）后，用 同样运算方法，若余数为0，则认为没有差错；否则 有差错。
各外围芯片之间数据传送；或与相近设备之间 通信，如打印机等。
3
并行通信回顾
以8255A为例，三种工作方式： 方式0：简单并行接口，外设是简单对象，时刻处于
就绪状态。只需要数据线。 方式1：单向通信并行接口， 必须知道对方的状态，
和向对方申请。除了数据线外，增加表示状态和控制 读、写的选通线（握手信号），两根。
单元）。 数据传送：数据总线。 其它信号大都属于控制总线。 在计算机内部，数据传送由CPU确定与控制。内存、
外围接口电路（8259、8255、 8237、8253）等， 都处于从属地位。 外围接口电路是否有数据交换要求，以及能否进行数 据传送，必须由CPU确定。 CPU对外设的服务分查询方式和中断方式。DMA
在着不同的格式结构。单同步数据格式。双同步数据 格式。 它对时钟同步的要求特别高 ，硬件电路比较复杂 。
18
几种不同的编码
19
几种不同的编码
不归零编码(NRZ)：0和1用两种电平一一对应。 不归零1制（NRZI）： 0，在每位数据传送起始时没有
跳变，1，在数据传送起始时有跳变，。 曼彻斯特编码：0：每位数据传送的中间有下跳；1：每
数据传送的中间有上跳。跳变同时具有定时功能。 差分曼彻斯特编码：在每位数据传输的中间位置总有跳
变（定时），0：在每个数据起始时有跳变；1：在数据 的起始位置没有跳变。
20
同步与异步方式的比较
异步方式：传输效率低，对系统要求低，实现方法简 单。在数据量不大的应用中获得广泛应用。
同步方式：传输效率高，对系统要求高，实现方法复 杂。适合大量数据传送。
校验，并且将数据分块，逐个字节按位求和（异或）， 产生一个字节的校验字符(校验和)，附加到数据块末尾。 接收方接收数据时也同样对数据块求和，将所得结果与 发送方的“校验和”进行比较（异或），相同（=0） 则无差错，否则有差错。
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串行通信的校验----纵横校验
例：将传送的数据按每8个字节为一块，按偶校验，得 到校验字节。
无校验等各种情况。其中无校验情况，没有该位。 最后为停止位，有1、1.5、2位停止位。 所谓停止位，其实不是发送数据编码，而是线路在
两个数据传送之间必需的至少的时间间隔。比如2 位停止位，是说发送完一个字符后，至少要间隔两 个一位数据传送持续时间。多余两个间隔均允许。
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异步传输模式的特点
起始位为同步信号。接收端在每个字符开始时，进行 一次重新定位。因此每传送一个字符都有一次同步过 程。
28
串行通信的校验----CRC冗余校验
帧检验序列（FCS）采用原始发送数据块除以某些预 定的数值（模二除）。
这种预定的数值称为生成多项式。
29
串行通信的校验----CRC冗余校验
发送端，用数据报文整除生成多项式，得到帧检验序 列，附加到发送的数据报文后，一起发送。这个过程 称为“生成”。
致的机制称为同步，实现这种同步的技术称为同步 方式。
10
串行通信的位同步与帧同步
接收端从位流中正确地分离出每位数据，称为位同 步，根据双方约定波特率，实现位同步。
帧：一次完整的通信过程，称为帧。帧包括了开始、 结束和通信过程中所有的数据位。
帧同步：从开始到结束，完成一次完整的通信过程 的同步 。
5
并行通信回顾
计算机内部总线： 数据总线：CPU与内存关系最紧密。 8088、8086、80486， 数据总线根数越来越多（总线越来越宽），单位时间
内可传送数据多。 控制信号数量保持不变。 系统内部传送数据速率越高，系统能力越强。 计算机内部都采用并行传送（并行通信） 为了加快信息传送速度采用并行传送，如打印机接口。
校验位根据指定的方式，由硬件自动加入。并且也 由硬件自动校验。
若采用无校验通信方式，则相对应发送校验位的时 间也自动取消。
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串行通信的校验----纵横校验
奇偶校验可以发现奇数个位错误，但不能发现偶数个位 的错误。
当发现错误后，也不能确定发生错误的位置。 纵横校验：发送方将所发送的数据不仅按字节进行奇偶
6
串行通信的基本概念
当收、发双方距离远时，若采用并行通信，需要较多 的数据线，投资大。
两个相距较远的系统，一般相互关系也不会太紧密。 速度不是关键因素，投资成本成关键因素。
使用较少的线路实现通信。 串行通信的特点：通信速度慢，通信距离远。经常用
于系统之间信息交换。
USB接口、SATA接口：高速串行接口，距离近。
1
1、串行通信技术概述 2、串行通信芯片8251A 3、常见串行通信接口 4、I2C串行总线技术
2
Hale Waihona Puke 并行通信回顾 每一位数据用一根数据线，要求通信线多； 通信速度快，通信距离短； 为了协调通信双方的同步工作，需若干根状态、

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